Python中的Websocket编程

随着互联网的快速发展，Websocket协议作为一种新的通信协议也被广泛运用。Python 作为一种常见的编程语言，有着许多优秀的Websocket库，如Tornado和WebSocket-Server等，为开发者提供了很好的支持。

本文将介绍Websocket协议及其与HTTP协议的区别，以及利用Python开发Websocket应用程序的步骤和实现方法。

一、Websocket协议简介

Websocket协议是一种在TCP协议之上运行的、全双工通信的协议。该协议提供了一个持久化连接，使得客户端和服务器之间可以进行实时的双向数据传输，可以用于实时通信、在线游戏等场景。

Websocket协议的特点如下：

（1）所有数据传输都是基于帧（Frame）的方式。

（2）Websocket协议在握手阶段使用HTTP协议。

（3）Websocket协议提供了两种帧：数据帧和控制帧。数据帧用于传输消息，控制帧用于维护连接状态。

（4）Websocket协议提供了一种心跳机制，可以保持连接的稳定性。

（5）Websocket协议可以通过加密SSL/TLS和非加密方式进行通信。

二、Websocket协议与HTTP协议的区别

Websocket协议和HTTP协议都是应用层协议，但它们之间有以下几个主要的区别：

（1）Websocket是一种持久化连接，而HTTP是一种短连接。

（2）Websocket协议在握手阶段会使用HTTP协议进行通信，但Websocket握手阶段只需进行一次，之后便可以进行实时的数据通信。

（3）Websocket协议采用二进制帧和文本帧进行数据传输，而HTTP协议只能传输文本数据。

（4）Websocket协议可以进行双向数据传输，而HTTP协议只能进行单向数据传输。

三、Python实现Websocket应用

Python中有很多Websocket库，其中较为常用的是Tornado和WebSocket-Server。本文将以WebSocket-Server为例，介绍如何用Python实现Websocket应用。

1. 安装WebSocket-Server库

在命令行中输入以下命令即可安装WebSocket-Server库：

pip install websocket-server

2. 编写服务器代码

在Python中实现Websocket服务器，需要先建立一个WebsocketServer对象，然后重载它的几个事件方法，如on_open()、on_message()、on_close()等，完成数据连接、数据接收和关闭连接等操作。

具体代码如下：

from websocket_server import WebsocketServer

# 客户端连接时触发
def new_client(client, server):
    print("New client connected and was given id %d" % client["id"])
    server.send_message_to_all("Hey all, a new client has joined us")

# 接收到客户端消息时触发
def message_received(client, server, message):
    print("Client(%d) said: %s" % (client["id"], message))
    server.send_message_to_all("Client(%d) said: %s" % (client["id"], message))

# 客户端关闭连接时触发
def client_left(client, server):
    print("Client(%d) disconnected" % client["id"])

# 建立 WebSocketServer 对象，监听 9001 端口
server = WebsocketServer(9001)
server.set_fn_new_client(new_client)
server.set_fn_message_received(message_received)
server.set_fn_client_left(client_left)

# 启动服务器
server.run_forever()

3. 运行Websocket服务器

在命令行中输入以下命令即可启动WebSocket服务器：

python server.py

4. 编写客户端代码

在Python中实现Websocket客户端，需要建立一个WebSocketClient对象，然后调用它的几个方法，如connect()、send()、close()等，完成连接、数据发送和关闭操作。

具体代码如下：

from websocket import create_connection

# 建立 WebSocket 连接
ws = create_connection("ws://localhost:9001/")

# 发送消息
ws.send("Hello, world!")

# 接收消息
result = ws.recv()
print("Received '%s'" % result)

# 关闭 WebSocket 连接
ws.close()